JP2022064742A - Hybrid vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行用電動機及び内燃機関が搭載されたハイブリッド車両を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling a hybrid vehicle equipped with a traveling electric motor and an internal combustion engine.
近時、走行用電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両(例えば、下記特許文献を参照)は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び/またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。 Recently, hybrid vehicles equipped with two types of power sources, a traveling electric motor and an internal combustion engine, have seen a certain degree of widespread use. In series hybrid vehicles (see, for example, the patent documents below), an internal combustion engine drives a motor generator for power generation to generate electricity, and the generated power is used as a power storage device, that is, a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery. It is stored in a battery and / or a capacitor such as, and is supplied to a traveling motor generator. Then, the drive wheels of the vehicle are rotated by the traveling motor generator to travel.
発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。 Not only the motor generator for power generation but also the motor generator for traveling can generate power by regenerative braking and store the generated power in the power storage device. When the electric power is already stored up to the full capacity of the power storage device, the electric power obtained by regenerative braking is intentionally supplied to the motor generator for power generation, and this is operated as an electric motor to rotate and drive the internal combustion engine. This consumes surplus power.
ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させるファイアリングを行わなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。 In a hybrid vehicle, it is possible to drive the vehicle by the rotational driving force output by the traveling motor generator without performing the firing in which the internal combustion engine burns the fuel to generate the rotational driving force. Therefore, even during the operation of the vehicle, the state in which the rotation of the internal combustion engine is stopped may continue.
蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力により発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。 When the amount of charge stored in the power storage device decreases or when the required output for the traction motor generator is large, the internal combustion engine is started, fuel is supplied to the cylinders and burned, and the rotary drive is output by the internal combustion engine. The power is used to drive the motor generator for power generation, and the power is generated to charge the power storage device or increase the power supplied to the motor generator for driving.
シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング、即ちクランキングする役割を兼ねる。クランキング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。 In a series hybrid vehicle, the power generation motor generator also serves to motor, or crank, the internal combustion engine in preparation for starting the stopped internal combustion engine. At the time of cranking, the necessary power is supplied from the power storage device.
停止していた内燃機関を始動し、発電用モータジェネレータを駆動して発電を行う際には、まず内燃機関の始動のためのクランキングを実行し、内燃機関が自立的に回転できるようになったならばそのクランキングを終了する。しかる後、内燃機関に従動する発電用モータジェネレータが発電する電力を0から増大させてゆく。 When starting an internal combustion engine that has been stopped and driving a motor generator for power generation to generate electricity, first cranking for starting the internal combustion engine is performed, and the internal combustion engine can rotate independently. If so, end the cranking. After that, the electric power generated by the power generation motor generator driven by the internal combustion engine is increased from 0.
内燃機関の吸気通路上には、吸気絞り弁として電子スロットルバルブが設置される。周知の通り、電子スロットルバルブは、吸気の流路を開閉するバタフライバルブの弁体を電動機であるスロットルモータにより回動させることにより、その開度を拡縮させ、以て気筒に流れ込む吸気の流量を増減調整するものである。 An electronic throttle valve is installed as an intake throttle valve on the intake passage of the internal combustion engine. As is well known, the electronic throttle valve expands and contracts the opening by rotating the valve body of the butterfly valve that opens and closes the intake flow path by a throttle motor which is an electric motor, thereby reducing the flow rate of the intake air flowing into the cylinder. It is intended to increase or decrease.
一般に、電子スロットルバルブには「オープナ開度」という概念が存在する。オープナ開度は、内燃機関の停止中、スロットルモータに通電せず(電力を供給せず)スロットルモータから弁体に力を付与していない状態での開度であり、全閉ではなく僅かながら開いている。電子スロットルバルブの弁体には、オープナスプリングが付設されており、そのスプリングが弁体を弾性付勢しオープナ開度を具現する角度(姿勢)に位置付ける。オープナ開度は、万が一スロットルモータに故障が生じたとしても、最低限の吸気流量を確保して内燃機関を始動し運転できるようにするとともに、エンジン回転数の過剰な吹き上がりを招いて運転者に違和感や不安感を与えないような適度な大きさに定める。 Generally, the electronic throttle valve has a concept of "opener opening". The opener opening is the opening when the throttle motor is not energized (power is not supplied) and no force is applied to the valve body from the throttle motor while the internal combustion engine is stopped. is open. An opener spring is attached to the valve body of the electronic throttle valve, and the spring elastically urges the valve body to position it at an angle (posture) that embodies the opener opening. The opener opening allows the internal combustion engine to be started and operated by ensuring the minimum intake flow rate even if the throttle motor should fail, and also causes the engine speed to rise excessively to the driver. Set the size to an appropriate size so as not to give a sense of discomfort or anxiety.
内燃機関を停止し、走行用電動機のみにより車両が走行している最中に、運転者がアクセルペダルを強く踏み込んで急加速を要求したときや、蓄電装置に蓄えている電荷が欠乏したとき等には、可及的速やかに内燃機関を始動して内燃機関の出力する駆動力を増大させる必要が生じる。これを実現するためには、内燃機関の停止中にもスロットルバルブの開度を予めある程度以上開いておくことが望ましい。 When the driver depresses the accelerator pedal strongly to request sudden acceleration while the internal combustion engine is stopped and the vehicle is running only by the traveling motor, or when the electric charge stored in the power storage device is insufficient, etc. It is necessary to start the internal combustion engine as soon as possible to increase the driving force output by the internal combustion engine. In order to realize this, it is desirable to open the throttle valve opening to some extent or more in advance even while the internal combustion engine is stopped.
しかしながら、オープナスプリングによりオープナ開度を大きく初期設定してしまうと、運転者が急加速を要求していないときにも始動時にエンジン回転数が吹き上がることが起こり、燃料の浪費に繋がる上、運転者が違和感を覚える懸念を招く。 However, if the opener opening is set to a large initial setting by the opener spring, the engine speed may rise at the time of starting even when the driver does not request sudden acceleration, which leads to waste of fuel and operation. It causes a concern that the person feels uncomfortable.
一方で、内燃機関の停止中に、常時スロットルモータに通電して弁体を駆動しスロットルバルブ開度を拡大しておくことも考えられるが、スロットルモータによる電力消費が発生し、それが車両の燃費性能を低下させる要因となり得る。 On the other hand, while the internal combustion engine is stopped, it is conceivable to constantly energize the throttle motor to drive the valve body and expand the throttle valve opening, but power consumption by the throttle motor occurs, which is the vehicle's power consumption. It can be a factor that reduces fuel efficiency.
以上の問題に着目してなされた本発明は、内燃機関を停止させたままで走行可能なハイブリッド車両の動力性能と燃費性能との両立を図ることを所期の目的としている。 The present invention, which has been made by paying attention to the above problems, aims to achieve both the power performance and the fuel efficiency of a hybrid vehicle that can run with the internal combustion engine stopped.
本発明では、走行用電動機及び内燃機関が搭載されたハイブリッド車両を制御するものであって、内燃機関の吸気通路上に、弁体を電動機であるスロットルモータにより開閉駆動する電子スロットルバルブが設置されており、内燃機関を停止しているときの電子スロットルバルブの開度について、スロットルモータから弁体に力を加えず弁体を所定のオープナ開度とする第一の状態と、スロットルモータから弁体に力を加えて弁体をオープナ開度よりも大きく開いた開度とする第二の状態とをとることができ、運転者による操作及び/または車両の現況に基づき、内燃機関の停止中に前記第一の状態をとるか前記第二の状態をとるかを選択するハイブリッド車両の制御装置を構成した。 In the present invention, a hybrid vehicle equipped with a traveling electric motor and an internal combustion engine is controlled, and an electronic throttle valve for opening and closing the valve body by a throttle motor, which is an electric motor, is installed on the intake passage of the internal combustion engine. Regarding the opening of the electronic throttle valve when the internal combustion engine is stopped, the first state in which the valve body has a predetermined opener opening without applying force to the valve body from the throttle motor, and the valve from the throttle motor It is possible to take a second state in which the valve body is opened wider than the opener opening by applying force to the body, and the internal combustion engine is stopped based on the operation by the driver and / or the current state of the vehicle. A control device for a hybrid vehicle that selects whether to take the first state or the second state is configured.
本発明によれば、内燃機関を停止させたままで走行可能なハイブリッド車両の動力性能と燃費性能との両立を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both power performance and fuel efficiency of a hybrid vehicle that can travel with the internal combustion engine stopped.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関1と、内燃機関1により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ2と、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を蓄える蓄電装置3と、発電用モータジェネレータ2及び/または蓄電装置3から電力の供給を受けて車両の駆動輪62を駆動する走行用モータジェネレータ4とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a main system of a hybrid vehicle according to the present embodiment. This hybrid vehicle includes an
本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関1を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪62には専ら走行用モータジェネレータ4から走行のための駆動力を供給する。内燃機関1と駆動輪62との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。従って、内燃機関1は、走行用モータジェネレータ4及び駆動輪62から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ(パワースイッチ、またはイグニッションキー)がONに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置3が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ15が充分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関1の運転を実施しないことがある。
The hybrid vehicle of the present embodiment is a series hybrid type electric vehicle in which the
内燃機関1の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ2の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関1が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ2に入力することで、発電用モータジェネレータ2が発電する。発電した電力は、蓄電装置3に充電し、及び/または、走行用モータジェネレータ4に供給する。また、発電用モータジェネレータ2は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関1のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ2は、停止している内燃機関1を始動する準備としてのクランキングを実行する。
The crankshaft, which is the rotating shaft of the
走行用モータジェネレータ4は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機61を介して駆動輪62に入力する。また、走行用モータジェネレータ4は、駆動輪62に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置3に充電する。
The traveling
尤も、既に蓄電装置3の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ2に供給し、発電用モータジェネレータ2を電動機として稼働させて内燃機関1を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関1の回転が保たれることから、内燃機関1の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。
However, if the charge is already stored up to the full capacity of the
発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置3または駆動機インバータ41に入力する。並びに、発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させる際に、蓄電装置3及び/または駆動機インバータ41から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ2に入力する。
The
駆動機インバータ41は、蓄電装置3及び/または発電機インバータ21から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ4に入力する。並びに、駆動機インバータ41は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ4が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置3または発電機インバータ21に入力する。発電機インバータ21及び駆動機インバータ41は、PCU(Power Control Unit)の一部をなす。
The
蓄電装置3は、バッテリ及び/またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置3は、発電用モータジェネレータ2及び走行用モータジェネレータ4の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置3は、発電用モータジェネレータ2及び走行用モータジェネレータ4の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ2、4に必要な電力を供給する。
The
図2に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関1の概要を示している。内燃機関1は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒11(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示)を包有している。各気筒11の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ111を設けている。また、各気筒11の燃焼室の天井部に、点火プラグ112を取り付けてある。点火プラグ112は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
FIG. 2 shows an outline of the
吸気を供給するための吸気通路13は、外部から空気を取り入れて各気筒11の吸気ポートへと導く。吸気通路13上には、エアクリーナ131、電子スロットルバルブ132、サージタンク133、吸気マニホルド134を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ131は、吸気通路13における最上流の位置、即ち空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。
The
図4に示すように、電子スロットルバルブ132は、吸気の流路を開閉するバタフライバルブの弁体1321を電動機であるスロットルモータにより回動させることにより、その開度を拡縮させ、以て気筒11に流れ込む吸気の流量を増減調整する既知のものである。電子スロットルバルブ132には、オープナ開度A1が存在する。オープナ開度A1は、内燃機関1の停止中、スロットルモータに通電せず(電力を供給せず)スロットルモータから弁体1321に力を付与していない状態での開度である。オープナ開度A1は、吸気の流通を略完全に遮断する全閉ではなく、少しく吸気の流通を許容するように僅かながら開いている開度である。電子スロットルバルブ132の弁体1321には、オープナスプリングが付設されており、そのスプリングが弁体1321を弾性付勢してオープナ開度A1を具現する角度(姿勢)に位置付ける。オープナ開度A1は、万が一スロットルモータに故障が生じたとしても、最低限の吸気流量を確保して内燃機関1を始動し運転できるようにするとともに、エンジン回転数の過剰な吹き上がりを招かないような大きさに設定する。
As shown in FIG. 4, the
排気を排出するための排気通路14は、気筒11内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒11の排気ポートから外部へと導く。この排気通路14上には、排気マニホルド142及び排気浄化用の三元触媒141を配置している。
The
内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、蓄電装置3、インバータ21、41及び走行用モータジェネレータ4の制御を司る制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECU、即ち内燃機関1を制御するEFI(Electronic Fuel Injection)ECU01、発電用モータジェネレータ2及び発電機インバータ21を制御する発電機ECU02、蓄電装置3を制御するBMS(Battery Management System)ECU03、走行用モータジェネレータ4及び駆動機インバータ41を制御する駆動機ECU04等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるHV(Hybrid Vehicle)ECU00が、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。
The ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device that controls the
ECU0に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度(いわば、運転者が車両(の走行用モータジェネレータ4)に対して要求している駆動力)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、運転者がブレーキペダルを踏んでいることを検出するスイッチ、運転者によるブレーキペダルの踏込量を検出するセンサまたはマスタシリンダ16から吐出されるブレーキ液の圧力であるマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号d、内燃機関1の吸気通路13(特に、サージタンク133または吸気マニホルド134)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、内燃機関1の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、蓄電装置3に蓄えている電荷量を検出するセンサ(特に、バッテリ電流及び/またはバッテリ電圧センサ)から出力されるバッテリSOC(State Of Charge)信号g、ブレーキブースタ15の定圧室に蓄えている負圧を検出する負圧センサから出力される負圧信号h、シフトポジション即ちシフトレバー若しくはセレクタレバーの位置を検出するセンサから出力されるシフトポジション信号p、車両の加速度や車両が所在する路面の勾配を検出する加速度センサから出力される加速度信号q、運転者が車両の走行モードを設定しまたは切り替える際に操作するボタン若しくはスイッチ類から出力される操作入力信号o等が入力される。
For
そして、ECU0は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量や、シフトポジション、走行モード、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置3が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ15が蓄えている負圧の大きさ、発電用モータジェネレータ2の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ4が出力する回転駆動力、内燃機関1が出力する回転駆動力、及び発電用モータジェネレータ2が発電する電力の大きさを増減制御する。
The
原則として、蓄電装置3が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関1への燃料の供給を遮断して内燃機関1を運転しない。翻って、蓄電装置3が蓄えている電荷の量が閾値を下回り、または走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関1を始動し気筒11に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関1の出力する回転駆動力により発電機モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して蓄電装置3を充電し、または走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増強する。
As a general rule, if the
内燃機関1の気筒11に燃料を供給して内燃機関1を運転しておらず、走行用モータジェネレータ4により駆動輪62を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関1を始動して発電用モータジェネレータ2による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させ、これにより内燃機関1の始動のためのクランキングを行う。そして、内燃機関1のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関1の各気筒11の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了したならば、内燃機関1の各気筒11の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ2に付帯するレゾルバを介して(発電機ECU02において)検出することができ、内燃機関1に付帯するクランク角センサを介して(EFI ECU01において)検出することもできる。
The
内燃機関1が自立的に回転し発電のために必要な回転駆動力を出力可能な状態となった、換言すれば発電用モータジェネレータ2の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになったならば、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ2の出力を0まで低減させてクランキングを終了し、今度は内燃機関1により発電用モータジェネレータ2を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させ、その発電電力を0から増大させる。
The
その後、エンジン回転数を段階的に引き上げられる目標回転数に追従させるように、内燃機関1の気筒1に供給する吸気量及び燃料噴射量、並びに発電用モータジェネレータ2の発電電力を増減調整する。最終的な目標回転数は、内燃機関1を最適または最適に近い効率で運転でき燃料消費率にとって最も有利な回転数、あるいは、内燃機関1が最大トルク若しくは最大出力またはこれに近いトルク若しくは出力を達成できるような回転数に設定する。
After that, the intake amount and fuel injection amount supplied to the
因みに、ECU0の一部をなすEFI ECU01は、内燃機関1の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、h、p、q、oを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒11に吸入される空気量を推算する。そして、吸入空気量に見合った(目標空燃比を具現するために必要な)要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング(一度の燃焼に対する点火の回数を含む)、要求EGR率(または、EGRガス量)等といった内燃機関1の運転パラメータを決定する。このEFI ECU01は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを、出力インタフェースを介して点火プラグ112のイグナイタ、インジェクタ111、スロットルバルブ132、EGRバルブ123等に対して出力する。
Incidentally, the
しかして、図3に示すように、本実施形態のECU0は、内燃機関1をファイアリングもモータリングもしておらずクランクシャフトの回転を停止しているとき(ステップS1)、所定の条件が成立していなければ(ステップS2)、電子スロットルバルブ132のスロットルモータに通電せず(電力を供給せず)、即ちスロットルモータから弁体1321に力を付与せずに、弁体1321を初期開度であるオープナ開度A1に位置付ける第一の状態とする(ステップS3)。図4中、オープナ開度A1の姿勢をとる弁体1321を実線で描画している。
As shown in FIG. 3, when the
他方、内燃機関1を停止しているときに、所定の条件が成立しているならば(ステップS2)、電子スロットルバルブ132のスロットルモータに通電し(電力を供給し)、スロットルモータから弁体1321に力を付与して、弁体1321を初期開度であるオープナ開度A1よりも大きく開いた開度A2に位置付ける第二の状態とする(ステップS4)。この開度A2は、弁体1321をオープナ開度A1から数度(例えば、1°ないし4°)開く方向に回動させた開度である。
On the other hand, if the predetermined condition is satisfied when the
内燃機関1の停止中に電子スロットルバルブ1321の弁体1321を第二の状態の開度A2に位置付けておくのは、運転者がアクセルペダルを強く踏み込んで急加速を要求したとき、または蓄電装置3に蓄えている電荷が欠乏したとき等に、可及的速やかに内燃機関1を始動しかつ内燃機関1の出力する駆動力を増大させるための準備である。僅少な差ではあるが、予めスロットルバルブ132の開度をオープナ開度A1よりも拡開した開度A2としておけば、内燃機関1の始動に際して気筒11に吸入される空気量が増加し、それに合わせて燃料噴射量を増量でき、内燃機関1の始動の完了及び発電用モータジェネレータ2による発電の開始をより早めることができる。
The
ステップS2に言う所定の条件とは、これから走行用モータジェネレータ4に要求される駆動力が増大することが予測されるような条件、換言すれば、これから駆動輪62に入力するべき駆動力を速やかに増大させなければならなくなることが予測されるような条件のことである。その具体例を列挙すると、
<運転者による操作に関して>
・運転者がシフトレバー若しくはセレクタレバー、または走行モード切替用のボタン若しくはスイッチ類を操作し、現在燃費性能をより重視するモードではなく動力性能(加速性能)をより重視するモードを選択していること
・運転者が現在アクセルペダルを踏んでいること、または運転者によるアクセルペダルの踏込量が閾値を上回っていること
・運転者によるアクセルペダルの踏込量の単位時間あたりの増加量が閾値を上回っていること
・運転者が現在ブレーキペダルを踏んでいないこと
・運転者による過去の一定期間内のアクセルペダルの踏込量、踏込量の単位時間あたりの増加量や、踏込量またはその単位時間あたりの増加量が閾値を上回るような操作の頻度等の、アクセルペダルの操作の履歴が、ある一定の条件を充足している(運転者の傾向として、高速または強い加速を希求していることが示唆される)こと
<車両の現況に関して>
・現在の車速が閾値(例えば、時速30kmないし40km程度)よりも高い(その車速からさらに加速するためには大きな駆動力が必要となる)こと
・現在車両が所在する路面の勾配が上り(登坂路上)であること、または路面の上り勾配の値が閾値よりも大きい(走行または加速のためにより大きな駆動力が必要となる)こと
・現在蓄電装置3に蓄えている電荷量(または、SOC)が、閾値を下回っている(間もなく蓄電装置3の充電が必要となるであろう)こと
・過去の一定期間内の車速、車両の加速度や、車速または車両の加速度が閾値を上回るような走行の頻度等の、車両の走行の履歴が、ある一定の条件を充足している(運転者の傾向として、高速または強い加速を希求していることが示唆される)こと
等である。
The predetermined condition referred to in step S2 is a condition in which the driving force required for the traveling
<Regarding the operation by the driver>
-The driver operates the shift lever or selector lever, or the buttons or switches for switching the driving mode, and currently selects a mode that emphasizes power performance (acceleration performance) rather than a mode that emphasizes fuel efficiency.・ The driver is currently stepping on the accelerator pedal, or the amount of depression of the accelerator pedal by the driver exceeds the threshold value. ・ The amount of increase in the amount of depression of the accelerator pedal by the driver per unit time exceeds the threshold value.・ The driver is not currently stepping on the brake pedal ・ The amount of depression of the accelerator pedal by the driver within a certain period of time in the past, the amount of increase in the amount of depression per unit time, the amount of depression or the amount per unit time The history of accelerator pedal operation, such as the frequency of operations where the amount of increase exceeds the threshold, satisfies certain conditions (it is suggested that the driver tends to desire high speed or strong acceleration). (To be done) <Regarding the current state of the vehicle>
・ The current vehicle speed is higher than the threshold value (for example, about 30 km to 40 km / h) (a large driving force is required to further accelerate from that vehicle speed). ・ The slope of the road surface where the vehicle is currently located goes up (climbing). (On the road), or the value of the uphill slope of the road surface is larger than the threshold value (more driving force is required for running or acceleration) -The amount of charge (or SOC) currently stored in the
ステップS2では、上掲の条件のうちの少なくとも一つまたは複数が満たされたことを以て、所定の条件が成立したものと判断する。例えば、現在運転者が動力性能をより重視する走行モードを選択しており、かつ現在の車速が閾値よりも高い場合に、ステップS4の第二の状態へと遷移する、即ち内燃機関1の停止中であってもスロットルバルブ132の弁体1321をより大きく開いた開度A2に保持して、後の加速要求に備える。現に加速要求があったときには、速やかに内燃機関1を始動、内燃機関1から発電用モータジェネレータ2に供給する駆動力を増強し、走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増大させる。
In step S2, it is determined that the predetermined condition is satisfied when at least one or more of the above conditions are satisfied. For example, when the driver currently selects a driving mode in which the power performance is more important and the current vehicle speed is higher than the threshold value, the state transitions to the second state of step S4, that is, the
翻って、現在運転者が燃費性能をより重視する走行モードを選択しているか、または運転者が動力性能をより重視する走行モードを選択していたとしても現在の車速が閾値以下であるならば、ステップS3の第一の状態に遷移に遷移する、即ち内燃機関1の停止中にスロットルバルブ132の弁体1321をオープナ開度A1とし、スロットルモータによる電力消費を回避するのである。
On the other hand, if the driver currently selects a driving mode that emphasizes fuel efficiency, or even if the driver selects a driving mode that emphasizes power performance, the current vehicle speed is below the threshold. The transition to the first state of step S3, that is, while the
本実施形態では、走行用電動機4及び内燃機関1が搭載されたハイブリッド車両を制御するものであって、内燃機関1の吸気通路13上に、弁体1321を電動機であるスロットルモータにより開閉駆動する電子スロットルバルブ132が設置されており、内燃機関1を停止しているときの電子スロットルバルブ132の開度について、スロットルモータから弁体1321に力を加えず弁体1321を所定のオープナ開度A1とする第一の状態と、スロットルモータから弁体1321に力を加えて弁体1321をオープナ開度A1よりも大きく開いた開度A2とする第二の状態とをとることができ、運転者による操作及び/または車両の現況に基づき、内燃機関1の停止中に前記第一の状態をとるか前記第二の状態をとるかを選択するハイブリッド車両の制御装置0を構成した。
In the present embodiment, a hybrid vehicle equipped with a traveling
本実施形態によれば、スロットルモータにおける電力消費を抑制しながら、運転者が急加速を要求したときや蓄電装置3の蓄電量が欠乏したときには速やかに内燃機関1の出力を増大させ、ひいては発電用モータジェネレータ2による発電電力を増大させることができ、運転者の所望する加速レスポンスを達成できる。特に、小型の車両では、コスト面のみならず車体の搭載スペースの制約から、蓄電装置3として採用するバッテリは小さく軽量のものであることが望ましい。そのようなバッテリは、蓄電容量が小さく、端子電圧が低くなるきらいがある。走行用モータジェネレータ4に印加される電圧が低いと、走行用モータジェネレータ4が大きな駆動力を出力できず、運転者が望む動力性能を得られないおそれがあるが、本実施形態によれば、必要に応じ早急に内燃機関1を始動して発電用モータジェネレータ2による発電を開始し、走行用モータジェネレータ4に高電圧及び大電力を印加することが可能となる。
According to the present embodiment, while suppressing the power consumption of the throttle motor, when the driver requests sudden acceleration or when the storage amount of the
また、オープナスプリングによりスロットルバルブ132の初期のオープナ開度を恒常的に大きく設定するわけではなく、スロットルモータへの通電を遮断すればスロットルバルブ132をより小さなオープナ開度A1に閉じることができるので、内燃機関1の始動時に不必要にエンジン回転数が吹き上がることも避けられる。
Further, the initial opener opening of the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態における車両はシリーズ方式のハイブリッド車両であり、内燃機関1が出力する駆動力を発電機2ではなく車両の駆動輪62に入力することは考えられていなかった。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the vehicle in the above embodiment is a series hybrid vehicle, and it has not been considered that the driving force output by the
だが、他の方式のハイブリッド車両、内燃機関が出力する駆動力を車両の走行のために駆動輪に供給する態様のハイブリッド車両に、本発明を適用することも可能である。このときには、内燃機関と駆動輪との間に、両者の間で駆動力を伝達可能な状態と、両者の間で駆動力を伝達せず内燃機関が駆動輪から独立して回転/停止可能な状態とを切換可能な動力伝達機構(断接切換可能なクラッチや、遊星歯車を利用した伝達機構等)を介設しておく。そして、アクセル開度等に対応した要求出力に応じて、内燃機関を運転するか停止するかを判断し、内燃機関を運転する場合には動力伝達機構を後者の状態として内燃機関をモータリングしたり、気筒に燃料を供給して内燃機関をファイアリングし、かつ動力伝達機構を前者の状態として内燃機関が出力する駆動力を駆動輪に供給したりできるようにする。内燃機関の運転を停止する場合には、動力伝達機構を後者の状態とすることは言うまでもない。 However, the present invention can also be applied to hybrid vehicles of other types and hybrid vehicles in which the driving force output by the internal combustion engine is supplied to the drive wheels for the running of the vehicle. At this time, the driving force can be transmitted between the internal combustion engine and the drive wheels, and the internal combustion engine can rotate / stop independently of the drive wheels without transmitting the driving force between the two. A power transmission mechanism that can switch between states (a clutch that can be switched between disconnection and disconnection, a transmission mechanism that uses planetary gears, etc.) is provided. Then, it is determined whether to operate or stop the internal combustion engine according to the required output corresponding to the accelerator opening and the like, and when the internal combustion engine is operated, the power transmission mechanism is set to the latter state and the internal combustion engine is motorized. Alternatively, fuel can be supplied to the cylinder to fire the internal combustion engine, and the power transmission mechanism can be set to the former state to supply the driving force output by the internal combustion engine to the drive wheels. Needless to say, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the power transmission mechanism is set to the latter state.
その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part and the content of the processing can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、ハイブリッド車両の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to the control of a hybrid vehicle.
0…制御装置(ECU)
1…内燃機関
13…吸気通路
132…電子スロットルバルブ
1321…弁体
2…発電機、モータリング用電動機(発電用モータジェネレータ)
3…蓄電装置
4…走行用電動機(走行用モータジェネレータ)
62…駆動輪
0 ... Control unit (ECU)
1 ...
3 ...
62 ... Drive wheels
Claims (1)
内燃機関の吸気通路上に、弁体を電動機であるスロットルモータにより開閉駆動する電子スロットルバルブが設置されており、
内燃機関を停止しているときの電子スロットルバルブの開度について、スロットルモータから弁体に力を加えず弁体を所定のオープナ開度とする第一の状態と、スロットルモータから弁体に力を加えて弁体をオープナ開度よりも大きく開いた開度とする第二の状態とをとることができ、
運転者による操作または車両の現況に基づき、内燃機関の停止中に前記第一の状態をとるか前記第二の状態をとるかを選択するハイブリッド車両の制御装置。 It controls a hybrid vehicle equipped with a traction motor and an internal combustion engine.
An electronic throttle valve that opens and closes the valve body by a throttle motor, which is an electric motor, is installed on the intake passage of the internal combustion engine.
Regarding the opening of the electronic throttle valve when the internal combustion engine is stopped, the first state in which the valve body is set to the predetermined opener opening without applying force to the valve body from the throttle motor, and the force from the throttle motor to the valve body. In addition, it is possible to take a second state in which the valve body is opened wider than the opener opening.
A control device for a hybrid vehicle that selects whether to take the first state or the second state while the internal combustion engine is stopped, based on the operation by the driver or the current state of the vehicle.
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